[发明专利]汽车用起动发电机及其工作方法

摘要

本发明提供了一种汽车用起动发电机及其工作方法。本发明所述的起动发电机采用了非永磁体和无绕组的转子结构以及多相绕组的定子结构，基于控制器对各相绕组的同步精确开关控制实现具有电动模式和发电模式的起动发电机，可实现初始起动、稳定助力状态以及发电等多种工作状态。由于采用了电动模式和发电模式均全程分段可调节的绕组控制技术，能够有效控制两种工作模式下的输出功率，有效解决了现有技术当中起动过程和发电过程功率不匹配的难题。

主权项

一种起动发电机的工作方法，其特征在于，所述起动发电机包括：主电机、功率变换器、传感模组、控制器；所述主电机包括定子和转子，二者均为非永磁体的凸极结构；所述定子包括多相绕组，其中每一相绕组由在定子的径向相对的凸极之上的一对绕组线圈构成；所述功率变换器为定子上的每一相中的两个绕组分别提供一个由主开关管和续流二级管构成的开关电路；所述传感模组用于检测多类型的状态参数；所述控制器用于基于所述状态参数，控制起动发电机多个工作状态之间的切换，以及在每个工作状态下通过对功率变换器中各个主开关管接通和断开的状态的控制，决定各相绕组的运行状态以及执行保护控制；其中，所述起动发电机的多个工作状态包括初始起动状态、稳定助力状态以及发电状态，所述控制器依据传感模组提供的发动机转速参量、蓄电池系统状态参量以及油门状态参量，确定起动发电机的当前工作状态；并且，所述控制器在当前工作状态下确定控制功率变换器中各个主开关管的状态的控制方式;所述的工作方法，包括：所述控制器判断转子转速是否达到预定的发动机怠速转速，如果未达到则确定当前工作状态为初始起动状态；如果转子转速达到预定的发动机怠速转速，所述控制器基于蓄电池系统状态参量，判断蓄电池系统处于允许助力范围还是允许发电范围；在所述允许助力范围，控制器根据所述油门状态参量判断是否处于油门到底，在处于油门到底状态下控制起动发电切入稳定助力状态，否则保持停机等待模式；在所述允许发电范围，控制器根据所述油门状态参量判断是否处于油门到底，在非处于油门到底状态下控制起动发电机进入发电状态，在处于油门到底状态下控制起动发电机进入停机等待模式；所述控制器根据开通角、关断角和电流斩波阈值控制功率变换器中各个主开关管的状态，所述定子的任一相绕组相对于转子轴线的角度在开通角和关断角之间，控制器控制功率变换器中与该相绕组对应的主开关管导通；并且控制器根据相电流或是否达到电流斩波阈值，控制功率变换器中与该相绕组对应的主开关管导通和断开；在发电模式下，所述控制器根据转子转速，确定所述控制方式在电流斩波与角度控制复合控制方式以及角度位置控制方式之间切换；当转子的转速低于发电控制方式切换阈值时，控制器确定采用电流斩波与角度控制复合控制方式；在电流斩波与角度控制复合控制方式中，控制器根据转速和输出电压调整所述开通角和关断角，并且控制器判断励磁电流是否大于或等于励磁电流斩波阈值；当励磁电流处于大于或等于励磁电流斩波阈值的状态下时，则控制器控制关断功率变换器中与该相绕组对应的主开关管；当转子的转速高于发电控制方式切换阈值时，控制器确定采用角度位置控制方式；在所述角度位置控制方式中，控制器根据输出功率选取固定的最优化关断角，并且根据转速和输出功率调整开通角。